調(diào)試JDK源碼-一步一步看HashMap怎么Hash和擴(kuò)容

調(diào)試JDK源碼-ConcurrentHashMap實(shí)現(xiàn)原理

調(diào)試JDK源碼-HashSet實(shí)現(xiàn)原理

調(diào)試JDK源碼-調(diào)試JDK源碼-Hashtable實(shí)現(xiàn)原理以及線程安全的原因

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ConcurrentHashMap線程安全的總結(jié)是我從源碼分析出來(lái)的：

ConcurrentHashMap所謂線程安全是如果沒(méi)有哈希沖突使用compareAndSwapObject方式新增節(jié)點(diǎn)，如果哈希沖突的時(shí)候鎖住哈希沖突的節(jié)點(diǎn)，這樣新增的節(jié)點(diǎn)是線程安全的，而?ConcurrentHashMap又不像hashtable那樣整個(gè)put方法被鎖定，所以性能比hashtable要好，因?yàn)檫@樣不影響其他節(jié)點(diǎn)的插入和讀取。

具體看下面完整的分析過(guò)程就知道了。

Map<String, String> cm = new ConcurrentHashMap<String, String>();for (int i = 0; i < 20; i++) {cm.put((char) (i + 65) + (char) (i + 66) + (char) (i + 67) + "", i + ">>>http://blog.csdn.net/unix21/");}

注釋寫(xiě)的很清楚

/* ---------------- Public operations -------------- *//*** Creates a new, empty map with the default initial table size (16).*/public ConcurrentHashMap() {}

再到

public abstract class AbstractMap<K,V> implements Map<K,V> {/*** Sole constructor.  (For invocation by subclass constructors, typically* implicit.)*/protected AbstractMap() {}// Query Operations/*** {@inheritDoc}** @implSpec* This implementation returns <tt>entrySet().size()</tt>.*/public int size() {return entrySet().size();}

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第一次put

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下面是完整的

/** Implementation for put and putIfAbsent */final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();int hash = spread(key.hashCode());int binCount = 0;for (Node<K,V>[] tab = table;;) {Node<K,V> f; int n, i, fh;if (tab == null || (n = tab.length) == 0)tab = initTable();else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {if (casTabAt(tab, i, null,new Node<K,V>(hash, key, value, null)))break;                   // no lock when adding to empty bin}else if ((fh = f.hash) == MOVED)tab = helpTransfer(tab, f);else {V oldVal = null;synchronized (f) {if (tabAt(tab, i) == f) {if (fh >= 0) {binCount = 1;for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {K ek;if (e.hash == hash &&((ek = e.key) == key ||(ek != null && key.equals(ek)))) {oldVal = e.val;if (!onlyIfAbsent)e.val = value;break;}Node<K,V> pred = e;if ((e = e.next) == null) {pred.next = new Node<K,V>(hash, key,value, null);break;}}}else if (f instanceof TreeBin) {Node<K,V> p;binCount = 2;if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,value)) != null) {oldVal = p.val;if (!onlyIfAbsent)p.val = value;}}}}if (binCount != 0) {if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)treeifyBin(tab, i);if (oldVal != null)return oldVal;break;}}}addCount(1L, binCount);return null;}

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可以看出ConcurrentHashMap不是像hashTable一樣整個(gè)put方法synchronized

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initTable()

Thread.yield(); // lost initialization race; just spin

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U.compareAndSwapInt

compareAndSwapInt() 是sun.misc.Unsafe類中的一個(gè)本地方法。

對(duì)此，我們需要了解的是 compareAndSetState(expect, update) 是以原子的方式操作當(dāng)前線程；若當(dāng)前線程的狀態(tài)為expect，則設(shè)置它的狀態(tài)為update。

下一步

回到putVal

下一步

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這次無(wú)需初始化了

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進(jìn)入casTabAt，又用到了U.compareAndSwapObject完成新節(jié)點(diǎn)的插入

關(guān)于CAS https://en.wikipedia.org/wiki/Compare-and-swap

C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)

int compare_and_swap(int* reg, int oldval, int newval)
{ATOMIC();int old_reg_val = *reg;if (old_reg_val == oldval)*reg = newval;END_ATOMIC();return old_reg_val;
}

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要實(shí)現(xiàn)無(wú)鎖（lock-free）的非阻塞算法有多種實(shí)現(xiàn)方法，其中CAS（比較與交換，Compare and swap）是一種有名的無(wú)鎖算法。
CAS, CPU指令，在大多數(shù)處理器架構(gòu)，包括IA32、Space中采用的都是CAS指令，CAS的語(yǔ)義是“我認(rèn)為V的值應(yīng)該為A，如果是，那么將V的值更新為B，否則不修改并告訴V的值實(shí)際為多少”，
CAS是項(xiàng)樂(lè)觀鎖技術(shù)，當(dāng)多個(gè)線程嘗試使用CAS同時(shí)更新同一個(gè)變量時(shí)，只有其中一個(gè)線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會(huì)被掛起，而是被告知這次競(jìng)爭(zhēng)中失敗，并可以再次嘗試。
CAS有3個(gè)操作數(shù)，內(nèi)存值V，舊的預(yù)期值A(chǔ)，要修改的新值B。當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存值V相同時(shí)，將內(nèi)存值V修改為B，否則什么都不做。

參考：非阻塞同步算法與CAS(Compare and Swap)無(wú)鎖算法

回到putval

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和hashmap和hashtable一樣，ConcurrentHashMap內(nèi)部也是有一個(gè)靜態(tài)嵌套類實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {final int hash;final K key;volatile V val;volatile Node<K,V> next;Node(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {this.hash = hash;this.key = key;this.val = val;this.next = next;}

下一步

至此完成第一次put

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第二次put

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又調(diào)用casTabAt(tab, i, null,
???????????????????????????? new Node<K,V>(hash, key, value, null))插入新節(jié)點(diǎn)

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第2個(gè)節(jié)點(diǎn)插入完成

下一步

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下一步

下一步

下一步

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下一步

下一步

至此完成第二次put

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第三次put

下一步，i=6 ?f=tabat(6)?? =null,這樣就在這個(gè)索引插值

下一步

下一步

第三次put完成

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經(jīng)過(guò)幾次put都和第三步一樣，第11次put又進(jìn)入到synchronized (f)代碼塊,

因?yàn)檫@次i=0，而f=tab[0]不為null

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從上面的代碼可以看到f被鎖定

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下一步，e=f? pred=e，新節(jié)點(diǎn)插

下一步，看出新節(jié)點(diǎn)插在之前節(jié)點(diǎn)的next后面

總結(jié)：這樣就看出ConcurrentHashMap可以保證哈希沖突的時(shí)候新增節(jié)點(diǎn)的線程安全性

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的调试JDK源码-ConcurrentHashMap实现原理的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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